一、概述
自清洗過濾器MBR的協(xié)同技術(shù)通過物理攔截-生物降解的組合機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了微塑料的高效處理。
二、技術(shù)協(xié)同機(jī)理
2.1 自清洗過濾器的核心作用
2.1.1 物理攔截與防堵塞性能
多級(jí)過濾體系：
粗濾段(100-200μm不銹鋼濾網(wǎng))：攔截>85%的塑料顆粒(如PET瓶片、塑料袋碎片)。
精細(xì)濾段(超疏水膜或陶瓷濾芯)：通過疏油疏水效應(yīng)(接觸角>150°)防止有機(jī)污染物附著(圖1)。
動(dòng)態(tài)自清潔機(jī)制：
旋流-脈沖協(xié)同清洗：浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，該技術(shù)對(duì)5-50μm顆粒的去除效率達(dá)94%，清洗能耗降低31%。
2.1.2 對(duì)MBR的保護(hù)價(jià)值
減少膜污染：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，前置SCF可使MBR膜表面污染物負(fù)荷降低60%-70%(表1)。
延長運(yùn)行周期：某污水處理廠案例表明，SCF+MBR系統(tǒng)膜更換周期從8周延長至26周。
2.2 膜生物反應(yīng)器的生物降解能力
2.2.1 微塑料的生物降解路徑
水解作用：微生物分泌的酶(如蛋白酶、脂肪酶)降解塑料聚合物鏈。
共代謝途徑：在缺氧條件下，反硝化菌將微塑料降解為CO?和CH?(需氧條件下效率提升30%)。
2.2.2 MBR的增效設(shè)計(jì)
膜孔徑優(yōu)化：中空纖維膜孔徑0.1μm可截留90%以上的微塑料(粒徑>0.05μm)。
內(nèi)回流強(qiáng)化：通過增大內(nèi)回流比(200%-300%)提升溶解氧濃度，促進(jìn)好氧微生物活性。
2.3 協(xié)同處理流程
預(yù)處理階段：污水經(jīng)SCF去除大顆粒雜質(zhì)后進(jìn)入調(diào)節(jié)池。
生物降解階段：MBR系統(tǒng)通過微生物群落降解微塑料及有機(jī)物。
深度處理階段：增設(shè)臭氧氧化或光催化模塊，分解難降解塑料單體(如鄰苯二甲酸鹽)。
三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與性能對(duì)比
3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
| 參數(shù) | SCF+MBR組 | 單獨(dú)MBR組 |
| 進(jìn)水濃度（μg/L） | 500（PET碎片） | 500 |
| 膜孔徑（μm） | 0.1 | 0.1 |
| HRT（h） | 8 | 8 |
| DO（mg/L） | 5-8 | 3-5 |
3.2 性能對(duì)比結(jié)果
3.2.1 微塑料去除效率
| 技術(shù)組合 | 總?cè)コ剩?） | 膜污染指數(shù)（CI） |
| SCF+MBR | 98.2 | 0.8 |
| 單獨(dú)MBR | 67.5 | 3.2 |
3.2.2 能耗與經(jīng)濟(jì)性
能耗對(duì)比：SCF+MBR系統(tǒng)噸水電耗為0.45kWh，較單獨(dú)MBR降低28%。
成本分析：膜更換成本從每年12萬元降至4.5萬元(以處理量500m³/h計(jì))。
3.3 膜表面微觀分析
SEM觀察：SCF+MBR組膜表面光滑無孔洞(圖2a)，而單獨(dú)MBR組出現(xiàn)明顯纖維纏結(jié)。
XPS檢測：SCF組處理后膜表面碳氧比(C/O)下降12%，表明有機(jī)污染物被有效去除。
